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液滴碰撞不同浸润性倾斜平板实验研究

工程热物理学报 2024年第7期45卷 2001-2011页

作者：邢雷李金煜蒋明虎赵立新东北石油大学机械科学与工程学院大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室大庆163318

采用高速摄像技术对液滴碰撞不同浸润性倾斜平板的动力学行为开展研究。系统分析了不同基板倾斜角度、浸润性及碰撞韦伯数对液滴撞击不同浸润性壁面动力学行为的影响规律,通过分析液滴撞击过程中的形态演化规律,阐述了不同分析变量对液... 详细信息

采用高速摄像技术对液滴碰撞不同浸润性倾斜平板的动力学行为开展研究。系统分析了不同基板倾斜角度、浸润性及碰撞韦伯数对液滴撞击不同浸润性壁面动力学行为的影响规律,通过分析液滴撞击过程中的形态演化规律,阐述了不同分析变量对液滴撞击过程动力学行为的影响机制。结合沿斜面的切向力与垂直于基板的法向力作用关系,揭示了液滴与基板接触时间的变化规律,完成了液滴碰撞过程中的子液滴形成条件的定量划分。系统分析了韦伯数、接触角及基板倾斜角对液滴最大铺展直径与射流高度的影响规律,确立了各个分析变量对最大铺展直径及射流高度影响的定量关系。研究结果对揭示复杂工况下的液滴碰撞动力学行为机制,指导通过壁面改性实现液滴规律运移及定向调控具有一定理论及工程意义。

关键词：液滴碰撞倾斜角接触角韦伯数

动态热条件下原油罐储维温过程主要影响因素分析

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石油学报（石油加工） 2024年第1期40卷 205-220页

作者：孙巍刘玉多成庆林赵立新王志华东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318

掌握原油罐储维温过程主要影响因素,对原油库实现节能降耗目的起重要作用。在建立动态热条件下含蜡原油罐储维温过程三维理论模型的基础上,提出了加热盘管空间结构、周向效应对罐内对流传热的影响,划分了内、外因素影响区以及过渡区域;... 详细信息

掌握原油罐储维温过程主要影响因素,对原油库实现节能降耗目的起重要作用。在建立动态热条件下含蜡原油罐储维温过程三维理论模型的基础上,提出了加热盘管空间结构、周向效应对罐内对流传热的影响,划分了内、外因素影响区以及过渡区域;采用多元非线性回归的方法,建立不同季节边界位置主控影响因素模型,定量表征了罐边界油温与内、外因素之间的作用机制。结果表明:罐内大涡结构受无加热盘管区域局部湍涡影响,导致大涡结构向无盘管区域发生偏移。罐底低温区域受盘管周向效应影响较大,罐顶边界油品受内外因素影响大,形成最大厚度1.79 m的外界环境影响区;罐壁受保温层影响,只形成了内部维温热流影响区;冬季罐底形成了0.13 m的外界土壤影响区。

关键词：原油罐储传热周向效应影响因素定量分析数值模拟

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螺杆泵转速对油水旋流分离管流场特性的影响

石油机械 2024年第7期52卷 98-106页

作者：赵立新余帆徐保蕊金宇蒋明虎卢梦媚东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室

旋流分离器在井下采油螺杆泵作用下会发生复杂的振动现象,对旋流分离器内部流场造成一定影响。为研究螺杆泵不同转速下旋流分离器内部流场的变化规律,以同井注采工艺中螺杆泵作用下的旋流分离管柱为研究对象,针对振动壁面旋流分离管柱... 详细信息

旋流分离器在井下采油螺杆泵作用下会发生复杂的振动现象,对旋流分离器内部流场造成一定影响。为研究螺杆泵不同转速下旋流分离器内部流场的变化规律,以同井注采工艺中螺杆泵作用下的旋流分离管柱为研究对象,针对振动壁面旋流分离管柱结构及工作特点,基于计算流体动力学方法、计算固体力学方法以及流固耦合理论,建立流固耦合力学模型;利用流固耦合分析方法,对双螺杆泵转动条件下井下旋流分离管柱内速度场、油相分布、涡量及湍动能等流场特性进行分析。分析结果表明:随着螺杆泵转速升高,分离器内切向速度和轴向速度强度逐渐减弱,径向速度的不对称性逐渐加剧,转速的周期性变化还会造成径向速度场分布的偏移;螺杆泵不同转速下旋流分离器内部涡量分布不同,随着转速升高,溢流管以及锥段部分附近相关流场的涡旋明显增强;旋流器溢流口附近油相体积分数会随着螺杆泵转速的升高而减小;不同螺杆泵转动状态下,大颗粒油滴的分布不同。所得结果可为螺杆泵井下旋流分离同井注采系统的设计及螺杆泵的转速设定提供参考。

关键词：旋流分离管油水分离螺杆泵流固耦合流场分析涡量油相分布

T型微通道入口角度对剪切变稀流体微液滴制备影响

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高校化学工程学报 2024年第3期38卷 422-431页

作者：邢雷綦航蒋明虎张爽韩国鑫关帅东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318 大庆油田博士后科研工作站黑龙江大庆163458 大庆油田采油十厂黑龙江大庆166405

为了研究T型微通道入口角度对非牛顿微液滴制备影响,采用流体体积(VOF)模型对聚丙烯酰胺水溶液微液滴形成过程进行数值模拟,开展高速数码显微实验对数值模拟结果进行验证。结果表明:在相同工况条件下,非牛顿微液滴生成频率随着分散相入... 详细信息

为了研究T型微通道入口角度对非牛顿微液滴制备影响,采用流体体积(VOF)模型对聚丙烯酰胺水溶液微液滴形成过程进行数值模拟,开展高速数码显微实验对数值模拟结果进行验证。结果表明:在相同工况条件下,非牛顿微液滴生成频率随着分散相入口角度的增大呈先增大后减小的趋势,相对长度呈现先减小后增大的趋势。在入口角度小于90°时,随着入口角度的增加,微通道内两相平均压差、液滴断裂时刻两相压差最低值随之升高,在入口角度大于90°时,上述压差则随着入口角度的增加而降低。考虑两相体积流量比与连续相毛细数并引入关于分散相入口角度的修正系数,提出聚丙烯酰胺水溶液微液滴相对长度预测公式,为剪切变稀流体微液滴制备提供参考。

关键词：微通道非牛顿流体入口角度毛细数微液滴

湍流模型对风琴管喷嘴空化射流数值模拟的影响分析

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科学技术与工程 2024年第15期24卷 6346-6353页

作者：杨新霞闫月娟徐艳李森刘海水刘幸倩东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室大庆163318

针对不同湍流模型对空化射流流场数值模拟影响问题,基于ZGB(Zwart-Gerber-Belamri)空化模型和WALE(wavelet analysis of Lagrangian errors)亚格子模型,采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)和RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)模型对风琴管喷嘴空化射流流场进行数值模拟研究,分析内外流场的压力分布、速度分布以及空化云演变规律,并将空化云演变规律与实验结果进行对比分析。结果表明,LES模型速度、压力分布更符合实际情况,空化云演变规律与高速摄像拍摄结果基本吻合,LES模型可以更准确地模拟风琴管喷嘴空化射流流场,对风琴管喷嘴结构优化、打击力度与目标靶距的预测更准确。

关键词：风琴管喷嘴空化射流湍流模型大涡模拟空化云

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一种适于脉动条件的气液分离器的设计与研究

机械设计 2024年第5期41卷 90-96页

作者：杨蕊杨贤呈吕超朱宝锦张磊肖迎松东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318

文中针对在流量脉动条件下,无罩、圆柱状、“柱+锥”状稳涡罩对气液分离器的分离性能及流场特性产生的影响,进行了数值模拟和试验研究,提出了旋流场脉动衰减程度评价指标———脉动衰减率(ηp),其值大小与脉动衰减性能成反比。研究结果... 详细信息

文中针对在流量脉动条件下,无罩、圆柱状、“柱+锥”状稳涡罩对气液分离器的分离性能及流场特性产生的影响,进行了数值模拟和试验研究,提出了旋流场脉动衰减程度评价指标———脉动衰减率(ηp),其值大小与脉动衰减性能成反比。研究结果显示:在流量脉动条件下,“柱+锥”状稳涡罩对于提高旋流场稳定性的能力最为显著,脉动衰减率为0.01028,分离效率最高可达95.15%;同时,运用高速摄像技术对两相流场中气核运动及变化形态进行可视化观测,掌握了基于流量脉动条件下,旋流场内气核的运移规律,并将其划分为4个阶段(断续阶段、汇聚阶段、融合阶段、最终阶段),发现“柱+锥”状稳涡罩旋流器的气核向中心轴线聚集趋势显著,形成具有向上运动形态的空气柱,对旋流场内脉动流有明显的抑制作用。

关键词：脉动气液分离稳涡罩效率气液两相流

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微塑料去除技术研究现状及进展

化学通报 2024年第5期87卷 528-539页

作者：刘琳陈剑炜赵立新张爽王亚红刘哲威蒋明虎东北石油大学机械科学与工程学院大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室大庆163318

微塑料作为一种新型的污染物,由于其粒径小、化学性质稳定不易降解,对水体环境、水生动植物以及人体健康造成了严重威胁,目前尚未形成针对微塑料的标准去除或分离方法。本文通过对国内外与微塑料去除相关最新技术的综述,从物理分离、化... 详细信息

微塑料作为一种新型的污染物,由于其粒径小、化学性质稳定不易降解,对水体环境、水生动植物以及人体健康造成了严重威胁,目前尚未形成针对微塑料的标准去除或分离方法。本文通过对国内外与微塑料去除相关最新技术的综述,从物理分离、化学去除、生物去除以及近年新兴的去除技术四个方面进行了系统的分析,同时对各技术适合的工况及优缺点进行了较全面的阐述。传统的物理分离、化学去除和生物去除技术对粒径较大的微塑料具有较好的去除效果,然而对于粒径小于20μm的微塑料无法完全去除;改进的传统技术及新兴技术虽然能有效去除微塑料,然而其成本较高,仍需进一步深入研究和可行性论证。希望本文有助于研究人员了解各类微塑料分离方法的优缺点,为在实际处理不同类型微塑料时选择合适的去除方法提供借鉴。

关键词：微塑料去除方法物理分离法化学去除法新兴技术

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突缩突扩圆管内离散油滴运动行为及变形特性

化工进展 2024年

作者：邢雷周晓庆蒋明虎赵立新李新亚陈德海黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室东北石油大学机械科学与工程学院大庆油田博士后科研工作站

离散油滴在变截面管道内的运动及变形特性是揭示两相流动机理的核心问题之一。以突缩突扩圆管内的离散油滴为研究对象，采用数值模拟与高速摄像实验相结合的方法，针对不同入口雷诺数条件下突缩突扩圆管内的油滴运动行为及变形特性开展... 详细信息

离散油滴在变截面管道内的运动及变形特性是揭示两相流动机理的核心问题之一。以突缩突扩圆管内的离散油滴为研究对象，采用数值模拟与高速摄像实验相结合的方法，针对不同入口雷诺数条件下突缩突扩圆管内的油滴运动行为及变形特性开展研究。结果表明：在突缩突扩圆管内，当入口雷诺数相同时，随着离散油滴粒径的增大，管内入口端及突缩区压力增大，在突扩区压力回升越快，且油滴最大变形量在细管段。当油滴粒径不变时，随着入口雷诺数的增大，管内离散油滴变形量越大，油滴在管道内初始破碎位置越靠近突扩双肩且破碎程度越剧烈。当Re=6.3×103时，油滴的变形量达到最大值0.84，初始破碎位置在距离突扩双肩33.2mm处。得到了不同入口雷诺数及油滴粒径条件下突缩突扩圆管内离散油滴的运动、变形及破碎规律，为地面原油集输管网中油水两相流混输强化提供理论参考。

关键词：数值模拟油滴两相流流动运动行为变形特性

基于响应面法的井下油水分离微型旋流器结构参数优化

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流体机械 2024年第5期52卷 32-39页

作者：卢梦媚赵立新刘琳王皓蒋明虎东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318 大庆石化公司炼油厂黑龙江大庆163711

针对微型旋流器分离性能受结构参数影响较大的问题,基于数值模拟方法和Box-Behnken设计,采用二阶多项式基函数构建微型旋流器底流口直径等5个主要结构参数与分离效率及压力损失间的数学关系模型,并对优化前、后的微型旋流器开展数值模... 详细信息

针对微型旋流器分离性能受结构参数影响较大的问题,基于数值模拟方法和Box-Behnken设计,采用二阶多项式基函数构建微型旋流器底流口直径等5个主要结构参数与分离效率及压力损失间的数学关系模型,并对优化前、后的微型旋流器开展数值模拟和室内试验。通过对模拟数据进行方差分析验证了数学关系模型的精度,等高线图明确了结构参数之间的交互作用以及对分离效率及压力损失的影响程度。结果表明,底流口直径、小锥角、溢流口直径是影响微型旋流器分离效率和压力损失的重要结构因素;优化后的微型旋流器的结构参数为L_(1)=9.554 mm,D_(d)=2.184 mm,D_(o)=2.977,θ=9.39°,θ_(2)=2°,相较于初始结构分离效率提高了3.7%。研究结果可为高性能井下油水分离微型旋流器的设计提供参考。

关键词：同井注采微型旋流器响应面法结构优化分离性能